JP7843368B2 - 液化ガス設備 - Google Patents

Description

本開示は、液化ガスを取り扱う液化ガス設備に関する。

液化ガス設備に関し、特許文献１には、液化ガスタンクが貯蔵する液化ガスの揮発分（ボイルオフガス）を液化ガスタンクから排出し、液化ガスタンク内の圧力上昇を防ぐベントマストが開示されている。

特開２０２１－１９４９８６号公報

ベントマストなどの排気塔では、排気塔内のボイルオフガスが点火源に触れて着火すると、逆火や爆轟を伴う大きな火災に発展するおそれがある。そこで、本開示は、排気塔内におけるボイルオフガスの着火を未然に防ぐことができる液化ガス設備を提供することを目的としている。

本開示の一態様に係る液化ガス設備は、ボイルオフガスが存在する貯留エリアと、前記貯留エリアのボイルオフガスを搬出するボイルオフガス搬出配管と、前記貯留エリアから搬出されたボイルオフガスを大気放出する排気塔と、前記排気塔内の酸素濃度が常に限界酸素濃度を下回るように、又は、前記排気塔内のボイルオフガスの濃度が常に爆発下限濃度を下回るように、前記排気塔へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管と、を備えている。

上記の構成によれば、排気塔内におけるボイルオフガスの着火を未然に防ぐことができる。

図１は、第１実施形態に係る液化ガス設備の概略図である。 図２は、第２実施形態に係る液化ガス設備の概略図である。 図３は、不活性ガス供給制御のフロー図である。 図４は、第３実施形態に係る液化ガス設備の概略図である。

（第１実施形態）
はじめに、第１実施形態に係る液化ガス設備１００について説明する。図１は、第１実施形態に係る液化ガス設備１００の概略図である。本実施形態に係る液化ガス設備１００は、船舶に搭載されていてもよく、陸上に設置されていてもよい。

図１に示すように、液化ガス設備１００は、貯留エリア１０と、ボイルオフガス搬出配管２０と、ボイルオフガス搬出弁３０と、排気塔４０と、不活性ガス供給配管５０と、制御装置６０と、を備えている。以下、これらの構成要素について順に説明する。

貯留エリア１０は、ボイルオフガスが存在するエリアである。貯留エリア１０は、例えば液化ガスタンクの内部に位置しているが、配管内に位置していてもよい。貯留エリア１０に貯留する液化ガスとして、例えば、液化水素、液化天然ガス（ＬＮＧ）、及び、液化石油ガス（ＬＰＧ）などがある。貯留エリア１０では、はじめからボイルオフガスが存在する場合もあれば、液化ガスの一部が気化することによりボイルオフガスが発生する場合もある。本実施形態のボイルオフガスは可燃性のガスである。

ボイルオフガス搬出配管２０は、貯留エリア１０のボイルオフガスを貯留エリア１０から搬出する配管である。本実施形態のボイルオフガス搬出配管２０は、貯留エリア１０と排気塔４０の間に位置している。つまり、貯留エリア１０のボイルオフガスは、ボイルオフガス搬出配管２０を介して排気塔４０へ搬出される。

ボイルオフガス搬出弁３０は、ボイルオフガス搬出配管２０に位置する弁である。本実施形態のボイルオフガス搬出弁３０は、貯留エリア１０の内部圧力が規定値を超えると開放する安全弁である。ただし、ボイルオフガス搬出弁３０は、安全弁以外の弁であってもよく、例えば作業者が任意に開閉する手動弁であってもよい。ボイルオフガス搬出弁３０が開放すると、貯留エリア１０のボイルオフガスは排気塔４０に供給される。

排気塔４０は、貯留エリア１０のボイルオフガスを大気放出する装置である。液化ガス設備１００が船舶に搭載されている場合、船舶のベントマストがこの排気塔４０に相当する。排気塔４０は、上下方向に延びており、上部には排気口４１が位置している。ボイルオフガスは、この排気口４１から大気放出される。

不活性ガス供給配管５０は、不活性ガスを排気塔４０へ供給する配管である。本実施形態の不活性ガス供給配管５０は、ボイルオフガス搬出配管２０を介して排気塔４０へ不活性ガスを供給する。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、及び、アルゴンガスなどがある。不活性ガス供給配管５０の上流端は、不活性ガスを生成する不活性ガス発生装置１０１と接続している。ただし、不活性ガス供給配管５０の上流端は、不活性ガス発生装置１０１ではなく、不活性ガスを貯留するボンベやタンク車等と接続してもよい。また、不活性ガス供給配管５０の下流端は、ボイルオフガス搬出配管２０のボイルオフガス搬出弁３０よりも下流の部分に接続している。

さらに、本実施形態の不活性ガス供給配管５０には、レギュレータ５１と、流量計５２とが位置している。レギュレータ５１は、排気塔４０へ供給する不活性ガスの供給量を調整する装置である。本実施形態のレギュレータ５１は制御装置６０によって制御されるが、手動で制御できるようにしてもよい。レギュレータ５１は、例えば、電動式、油圧式、又は、空気圧式のバルブ、及び、オリフィスを含んでいてもよい。流量計５２は、排気塔４０へ供給する不活性ガスの供給量を測定することができる。なお、図１では、流量計５２はレギュレータ５１よりも下流に位置していているが、流量計５２はレギュレータ５１よりも上流に位置していてもよく、レギュレータ５１の構成機器の間に位置していてもよい。

制御装置６０は、液化ガス設備１００を制御する装置である。本実施形態の制御装置６０は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、及び、Ｉ／Ｏインターフェース等を有している。制御装置６０の不揮発性メモリには、各種プログラム、及び、各種データ等が保存されており、プロセッサが各種プログラムに基づき揮発性メモリを用いて演算処理を行う。

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuits)、従来の回路、および／または、それらの組合せ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組合せであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。

制御装置６０は、流量計５２と電気的に接続しており、流量計５２から受信した計測信号に基づいて、不活性ガスの供給量を取得することができる。また、制御装置６０は、レギュレータ５１と電気的に接続しており、レギュレータ５１に制御信号を送信することで、不活性ガス供給配管５０が排気塔４０へ供給する不活性ガスの供給量を調整することができる。

本実施形態の制御装置６０は、排気塔４０内の酸素濃度が常に限界酸素濃度を下回るように、又は、排気塔４０内のボイルオフガスの濃度が常に爆発下限濃度を下回るように、不活性ガス供給配管５０から排気塔４０へ不活性ガスを供給する。なお、上記の「限界酸素濃度」とは、酸素濃度を下げていったときに、可燃性ガスが爆発を起こさなくなる酸素濃度をいう。また、「爆発下限濃度」とは、爆発を起こす下限の可燃性ガスの濃度をいう。

このように、本実施形態では、ボイルオフガスが着火した後に排気塔４０へ不活性ガスを供給して消火するのではなく、予め排気塔４０内に不活性ガスを供給している。そのため、本実施形態によれば、排気塔４０内におけるボイルオフガスの着火を未然に防ぐことができる。

さらに、排気塔４０内の酸素濃度が常に限界酸素濃度を下回る状態、又は、排気塔４０内のボイルオフガスの濃度が常に爆発下限濃度を下回る状態を維持するために、本実施形態の制御装置６０は不活性ガスを常に排気塔４０へ供給している。つまり、排気塔４０内の酸素濃度及びボイルオフガスの濃度を逐次取得することなく、常に不活性ガスを排気塔４０へ供給している。なお、上記の「常に」とは、ボイルオフガス搬出配管２０が排気塔４０にボイルオフカスを供給する可能性がある状態から供給する可能性が無い状態までの間をいう。

したがって、本実施形態に係る液化ガス設備１００によれば、複雑な制御を用いることなく、排気塔４０内の酸素濃度が常に限界酸素濃度を下回る状態を維持でき、又は、排気塔４０内のボイルオフガスの濃度が常に爆発下限濃度を下回る状態を維持することができる。

なお、制御装置６０は、排気塔４０に供給する不活性ガスの供給量が一定値になるように又は所望の目標値になるようにレギュレータ５１を制御してもよい。この構成によれば、排気塔４０内に適切な量の不活性ガスを素早く供給することができ、不活性ガスの消費量を抑制することもできる。

さらに、制御装置６０は、流量計５２から受信した測定信号に基づいて排気塔４０に供給されている不活性ガスの供給量（実供給量）を取得し、取得した実供給量に基づいてレギュレータ５１を制御（つまり、フィードバック制御）してもよい。この構成によれば、排気塔４０に適切な量の不活性ガスを効率よく供給することができる。

また、本実施形態では、不活性ガス供給配管５０は、ボイルオフガス搬出配管２０を介して排気塔４０へ不活性ガスを供給している。そのため、ボイルオフガス搬出配管２０内におけるボイルオフガスの着火も未然に防ぐことができる。

なお、上述した制御は、制御装置６０が実行するのではなく、作業者が手動で実行してもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る液化ガス設備２００について説明する。図２は、第２実施形態に係る液化ガス設備２００の概略図である。図２に示すように、本実施形態に係る液化ガス設備２００では、排気塔４０に排気塔４０内の酸素濃度を測定可能な酸素濃度計４２が位置している。制御装置６０は、この酸素濃度計４２と電気的に接続しており、この酸素濃度計４２から受信した計測信号に基づいて排気塔４０内における酸素濃度を取得することができる。

さらに、本実施形態の制御装置６０の不揮発性メモリには、不活性ガス供給制御プログラムが保存されており、この不活性ガス供給制御プログラムに基づき揮発性メモリを用いて演算処理を行う。以下、不活性ガス供給制御プログラムについて説明する。

図３は、不活性ガス供給制御プログラムのフロー図である。不活性ガス供給制御プログラムは、排気塔４０に不活性ガスを供給するためのプログラムであって、制御装置６０によって実行される。

図３に示すように、不活性ガス供給制御プログラムが開始されると、制御装置６０は、排気塔４０内の酸素濃度を取得する（ステップＳ１）。前述のとおり、制御装置６０は、酸素濃度計４２から受信した計測信号に基づいて、排気塔４０内の酸素濃度を取得することができる。

続いて、制御装置６０は、ステップＳ１で取得した酸素濃度が基準値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ１における「基準値」は、前述の「限界酸素濃度」よりもわずかに小さい値に設定されている。したがって、酸素濃度が基準値を超えた場合、排気塔４０内でボイルオフガスが着火することはないものの限界酸素濃度に近づくおそれがある一方、酸素濃度が基準値を超えていない場合、酸素濃度は限界酸素濃度に程遠く、排気塔４０内でボイルオフガスが着火するおそれはない。

ステップＳ２において、酸素濃度が基準値を超えたと判定した場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、酸素濃度が限界酸素濃度に近づくおそれがある場合、制御装置６０は、排気塔４０への不活性ガスの供給を開始する（ステップＳ３）。制御装置６０は、レギュレータ５１に制御信号を送信することで、排気塔４０へ不活性ガスの供給を開始することができる。排気塔４０に不活性ガスの供給が開始され、排気塔４０内の酸素濃度が限界酸素濃度に至ることなく基準値よりも低くなる。そのため、排気塔４０内でボイルオフガスが着火することはない。なお、制御装置６０は、排気塔４０への不活性ガスの供給を開始するのと同時に、図外の警報装置に信号を送信して、作業者が認識可能な音や画像を警報装置から出力させてもよい。

一方、ステップＳ２において、酸素濃度が基準値を超えていないと判定した場合（ステップＳ２でＮＯ）、つまり酸素濃度は限界酸素濃度に程遠く、排気塔４０内でボイルオフガスが着火するおそれがない場合、制御装置６０はステップＳ１へ戻って上記の各ステップを繰り返す。

以上のとおり、本実施形態に係る液化ガス設備２００は、排気塔４０内の酸素濃度を取得し、取得した酸素濃度に基づいて、排気塔４０へ供給する不活性ガスの供給を開始する点で、第１実施形態に係る液化ガス設備１００と異なる。それ以外の点は、第１実施形態に係る液化ガス設備１００と基本的に同じ構成を備えている。

なお、第２実施形態において、酸素濃度計４２に代えてボイルオフガスの濃度を計測するボイルオフガス濃度計を排気塔４０に設置してもよい。そのうえで、制御装置６０は、排気塔４０内におけるボイルオフガス濃度を取得し、ボイルオフガスの濃度が基準値（前述の爆発下限濃度よりもわずかに小さい値）を超えたとき、排気塔４０への不活性ガスの供給を開始してもよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る液化ガス設備３００を説明する。図４は、第３実施形態に係る液化ガス設備３００の概略図である。第３実施形態に係る液化ガス設備３００は、不活性ガス供給配管５０がボイルオフガス搬出配管２０に接続されておらず、排気塔４０に直接接続されている点で第１実施形態に係る液化ガス設備１００と異なる。この点以外は、第３実施形態に係る液化ガス設備３００は、第１実施形態に係る液化ガス設備１００と同じ構成を備えている。

本実施形態に係る液化ガス設備３００であっても、第１実施形態に係る液化ガス設備１００と同様に、排気塔４０内におけるボイルオフガスの着火を未然に防ぐことができる。

また、図４に示すように、本実施形態の不活性ガス供給配管５０は、排気塔４０の下方３分の１の部分（排気塔４０の高さをＨとすると、排気塔４０下方１／３Ｈの部分）にあたる下方部分４３（図４の斜線で示す部分）に接続している。この構成によれば、排気塔４０の下方部分４３に供給された不活性ガスは、排気口４１に向かって流れ、排気塔４０内の気体を下から押し上げるようにして排気口４１から排出する。そのため、排気塔４０内の酸素などの気体を効率よく排出することができる。

（まとめ）
本明細書で開示する第１の項目は、ボイルオフガスが存在する貯留エリアと、前記貯留エリアのボイルオフガスを搬出するボイルオフガス搬出配管と、前記貯留エリアから搬出されたボイルオフガスを大気放出する排気塔と、前記排気塔内の酸素濃度が常に限界酸素濃度を下回るように、又は、前記排気塔内のボイルオフガスの濃度が常に爆発下限濃度を下回るように、前記排気塔へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管と、を備えている、液化ガス設備である。

この構成によれば、排気塔内におけるボイルオフガスの着火を未然に防ぐことができる。

本明細書で開示する第２の項目は、前記不活性ガス供給配管は、不活性ガスを常に前記排気塔へ供給する、第１の項目に記載の液化ガス設備である。

この構成によれば、排気塔に不活性ガスを供給する制御を簡略することができる。

本明細書で開示する第３の項目は、前記不活性ガス供給配管は、前記排気塔内の酸素濃度が所定の基準値を超えたとき、前記排気塔へ不活性ガスの供給を開始する、第１又は第２の項目に記載の液化ガス設備である。

この構成によれば、排気塔内の酸素濃度を抑えることができ、排気塔内におけるボイルオフガスの着火を未然に防ぐことができる。

本明細書で開示する第４の項目は、前記不活性ガス供給配管は、前記ボイルオフガス搬出配管に接続している、第１乃至第３のうちいずれか一の項目に記載の液化ガス設備である。

この構成によれば、ボイルオフガス搬出配管内におけるボイルオフガスの着火も未然に防ぐことができる。

本明細書で開示する第５の項目は、前記不活性ガス供給配管は、前記排気塔に直接接続している、第１乃至第３の項目のうちいずれか一の項目に記載の液化ガス設備である。

この構成であっても、排気塔内におけるボイルオフガスの着火を未然に防ぐことができる。

本明細書で開示する第６の項目は、前記不活性ガス供給配管は、前記排気塔の下方３分の１の部分に接続している、第５の項目に記載の液化ガス設備である。

この構成によれば、不活性ガスが排気塔内を下方部分から排気口に向かって流れ、排気塔内の空気を効率よく排出することができる。

本明細書で開示する第７の項目は、前記排気塔へ供給する前記不活性ガスの供給量を調整可能なレギュレータを備えている、第１乃至第６のうちいずれか一の項目に記載の液化ガス設備である。

この構成によれば、排気塔内に適切な量の不活性ガスを素早く供給することができ、不活性ガスの消費量を抑制することもできる。

本明細書で開示する第８の項目は、前記排気塔へ供給する前記不活性ガスの供給量を測定可能な流量計を備えている、第１乃至第７の項目のうちいずれか一の項目に記載の液化ガス設備である。

この構成によれば、排気塔に適切な量の不活性ガスを供給することができる。

本明細書で開示する第９の項目は、前記排気塔内の酸素濃度を測定可能な酸素濃度計を備えている、第１の項目に記載の液化ガス設備である。

この構成によれば、排気塔内に適切な量の不活性ガスを適切なタイミングで供給することができる。

１０ 貯留エリア
２０ ボイルオフガス搬出配管
３０ ボイルオフガス搬出弁
４０ 排気塔
４２ 酸素濃度計
５０ 不活性ガス供給配管
５１ レギュレータ
５２ 流量計
１００ 液化ガス設備
２００ 液化ガス設備
３００ 液化ガス設備

Claims (9)

1. ボイルオフガスが存在する貯留エリアと、
   前記貯留エリアのボイルオフガスを搬出するボイルオフガス搬出配管と、
   前記貯留エリアから搬出されたボイルオフガスを大気放出する排気塔と、
   前記排気塔内の酸素濃度が常に限界酸素濃度を下回るように、又は、前記排気塔内のボイルオフガスの濃度が常に爆発下限濃度を下回るように、前記排気塔の内部へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管と、を備えている、液化ガス設備。
2. 前記不活性ガス供給配管は、不活性ガスを常に前記排気塔へ供給する、請求項１に記載の液化ガス設備。
3. 前記不活性ガス供給配管は、前記排気塔内の酸素濃度が所定の基準値を超えたとき、前記排気塔へ不活性ガスの供給を開始する、請求項１に記載の液化ガス設備。
4. 前記不活性ガス供給配管は、前記ボイルオフガス搬出配管に接続している、請求項１に記載の液化ガス設備。
5. 前記不活性ガス供給配管は、前記排気塔に直接接続している、請求項１に記載の液化ガス設備。
6. 前記不活性ガス供給配管は、前記排気塔の下方３分の１の部分に接続している、請求項５に記載の液化ガス設備。
7. 前記排気塔へ供給する前記不活性ガスの供給量を調整可能なレギュレータを備えている、請求項１に記載の液化ガス設備。
8. 前記排気塔へ供給する前記不活性ガスの供給量を測定可能な流量計を備えている、請求項１に記載の液化ガス設備。
9. 前記排気塔内の酸素濃度を測定可能な酸素濃度計を備えている、請求項１に記載の液化ガス設備。